光电智能循迹小车制作
智能循迹小车详细制作过程
第二届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛技术报告目录第一章引言 (1)1.1 智能车制作概述 (1)1.2 参考文献综述 (1)1.3 技术报告内容与结构 (1)第二章设计方案概述 (3)2.1 总体设计 (3)2.2 具体方案 (3)2.2.1 道路识别模块 (3)2.2.2 速度检测模块 (4)第三章模型车整体设计 (5)3.1 机械部分的调整 (5)3.2 传感器设计与安装 (5)3.2.1 光电管安装： (5)3.2.2 摄像头安装： (6)3.2.3 测速装置 (7)第四章硬件电路设计 (9)4.1 整体介绍 (9)4.2 各模块电路介绍 (10)第五章控制算法实现 (15)5.1 总体软件设计 (15)5.2 路径识别算法 (16)5.2.2 基于光电管的模糊控制算法 (16)5.2.2 基于CMOS的算法 (18)5.2.3 两者的结合 (20)5.3 速度控制算法 (20)第六章调试及主要问题解决 (23)6.1 调试工具 (23)6.2 调试过程 (24)6.3 主要技术参数说明 (25)第七章结论 (27)附录A 参考书目 (I)附录B 部分程序...................................................................................... I I第一章引言1.1 智能车制作概述本队在小车制作过程中，先对比赛内容，要求与规则进行了详细分析，然后按照要求制订了几种设计方案，并对几种方案进行比较敲定最后方案。
根据方案完成小车的总体设计和详细设计（包括底层硬件设计和总体软件设计），在完成了车模组装和改造后，完成了各个模块的硬件电路设计与安装，并进行了控制算法的设计和软件实现，最后进行了整车的调试和优化。
1.2 参考文献综述方案设计过程中参考了一些相关文献，如参考文献所列。
例如文献 1 与 2 单片机嵌入式系统在线开发方法。
案例一、智能循迹小车的设计与实现
3.3 L298N模块简介
工作电压方式：直流 工作电压：信号端（VSS） 4~6V、控制端（VS） 5~36V。 调速方式：直流电动机采用PWM信号平滑调速。 特点：
1、可实现电机正反转及调速。 2、启动性能好，启动转矩大。 3、工作电压可达到36V，4A。 4、可同时驱动两台直流电机，直流电动机采用PWM信号平滑
?3其它如无线语音报站等圈后能报警1循迹小车的原理?判断黑线?编程控制小车左右转2光电检测电路实物图21光电检测路原理图1u1为比较器可以选用lm358lm324lm339lm393等比较器
智能循迹小车的设计与实现
---福建江夏学院 董建怀
实际案例
连续10多年来的赛题。
0、题意
基本要求：在白色地板上，利用电工黑胶布随 意设置一封闭图案，小车能自动沿图案前进。
扩展要求： 1、能显示出走过的路程，走一圈后能报警，
能捡起行驶路径中出现的小铁块并计数显示等。 2、在白色地板上，利用电工黑胶布作为车道
的两边，小车在车道内行驶，其它要求同上。 3、其它（如无线语音报站等）
1、循迹小车的原理
判断黑线 编程控制小车左右转
2、光电检测---电路实物图
2.1 光电检测路原理图
ajmp back ahead: setb ENA
setb ENB lcall delay1 clr ENA clr ENB lcall delay2 setb IN1 setb IN3 clr IN2 clr IN4
ajmp main back: setb ENA
setb ENB clr IN1 clr IN3 setb IN2 setb IN4 ajmp main DELAY1:MOV R4,#10 AA1: MOV R5,#100
光电智能循迹小车制作
、ST188光电传感器：
特点：
1.采用高发射功率红外发光二极管 和高灵敏度光电晶体管组成。 2.检测距离可调范围大，4-13mm 可用。 3.采用非接触检测方式。 （AK发射，CE接收）
、LM393:
特点： 1.含有两路电压比较器。 2.消耗电流小， ICC=0.8mA； 输入失调电压小， VIO=±2mV； 3.输出与TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容；
功能：放大输入信号 驱动电机。
组装：（I/O连接时参考程序I/O定义）
二、软件
1.用keil3对单片机进行程序编写。 2.用AVR fighter 进行程序烧写。
keil主页面：
AVR figLeabharlann ter主页面：最后：在跑道上进行调试。
谢谢！
、103电位器：
特点： 1.10k电阻可调。 2.使用简单。 （就是一个10k的可调电阻）
传感器模块电路图：
电路图：一路传感器（一共5路）
主控模块：
单片机最小系统 基本结构组成： 单片机底座 数据下载底座 自锁开关 排阻 LED 晶振电路 复位电路
驱动模块：
1.直流电机 2.L298N电机驱动模块 （4路输入4路输出）
光电智能循迹小车制作
12级自动化2班 河南理工大学万方科技学院 焦腾飞（学号：1216306xxx） 杨文涛（学号：1216306xxx）
作品简介：
智能小车以51系列单片机为核心控制，应用L298N驱动 直流电机，采用ST188红外光电传感器对小车进行循迹控 制。 小车通过红外传感器获取地面黑线信息，将采集到的 信号送给单片机，通过单片机分析，控制小车两侧直流电 机，利用小车左右两侧电机的转速差进行转向（转大弯、 转小弯）或直走，进而实现小车黑线路线路前进。
智能循迹小车设计与实现
智能循迹小车设计与实现摘要：智能循迹小车是一种能够根据预设的路径自动行驶的装置。
本文主要介绍了智能循迹小车的设计与实现过程，包括硬件设计、软件编程以及测试和优化等内容。
通过使用光电传感器和电机驱动模块，实现了小车的自动行驶功能。
实验结果表明，智能循迹小车能够准确地沿着指定的路径行驶。
关键词：智能循迹小车，光电传感器，电机驱动模块1.引言智能循迹小车是一种基于传感器和控制模块的自动驾驶装置。
它能够通过感知周围环境并根据预先设定的路径进行行驶。
智能循迹小车在工业生产、仓储管理和物流配送等领域具有广泛的应用前景。
本文主要介绍了智能循迹小车的设计与实现过程。
2.硬件设计主控模块采用单片机作为核心处理器，并配备了存储器、通信接口和控制信号输出等功能。
传感器模块主要由光电传感器组成，用于感知小车当前位置和行驶方向。
执行器模块由电机驱动模块组成，用于控制小车的移动。
3.软件编程传感器数据采集模块负责读取光电传感器的输出信号，并进行信号处理和滤波。
路径规划模块通过分析传感器数据，确定小车当前位置和行驶方向，并根据预设的路径规划算法，确定下一步行驶方向。
运动控制模块通过调节电机驱动模块的输入信号，控制小车的运动。
4.测试与优化为了验证智能循迹小车的性能，我们进行了一系列的测试和优化。
首先，我们对传感器进行了校准，以确保其输出信号的准确性。
然后，我们在实际场景中对小车进行了测试，包括行驶精度、速度和稳定性等方面的测试。
根据测试结果，我们对软件进行了调优，并对硬件进行了优化，以提高智能循迹小车的性能。
5.结论本文介绍了智能循迹小车的设计与实现过程。
通过使用光电传感器和电机驱动模块，我们实现了小车的自动行驶功能。
实验表明，智能循迹小车能够准确地沿着指定的路径行驶。
未来，我们将进一步改进小车的设计和算法，以提高其性能和适应性。
1 智能寻迹小车设计与制作指南20120306
更改设计数据 库建立路径
图 1-6 设计数据库的建立
勾选可显示全部 支持的文件类型
图 1-7 选择文件类型对话框
加 载 PCB 元 件封 装库可 以 在 浏览 器的 组 合框 中 ， 选 择库 【 Libraries】。 可 用 鼠标 左键 单 击 【Add/Remove】按钮，将出现如图 1-8 所示的关于引入库文件的对话框。
图 1-4 元器件清单 该项目中，整机中所需的电子元器件见图 1-4 所列。下图 1-5 是主要的元件实物与封装规格。
8
LM393 实物
4
3 1
2 5
6
LM393 元件符号
7
LM393 封装 DIP-8
光敏电阻 CSD5
光敏电阻元件符号
光敏电阻封装
电阻实物
电阻元件符号
电阻封装 AXIAL0.3
三极管 8550
或者直接单击主工具栏上的
按钮，屏幕上出现如图 1-16 所示的对话框。 PCB 设计时一般要添
加通用封装库 C:\Program Files\Design Explorer 99 SE\Library\Pcb\Generic Footprints\Advpcb.ddb\PCB
Footprints.lib。
学习指南
1.1 主要元器件及其封装
整机电原理图如图 1-3 所示，LM393 随时比较着两路光敏电阻的大小，当出现不平衡时（例如一侧 压黑色跑道）立即控制一侧电机停转，另一侧电机加速旋转，从而使小车修正方向，恢复到正确的方向 上，整个过程是一个闭环控制，因此能快速灵敏地控制。
图 1-3 智能寻迹小车电原理图
图 1-18 创建 PCB 封装库文件鼠标右键操作
基于光电传感器自动循迹的智能车系统设计
第一章绪论1.1智能小车的意义和作用自第一台工业机器人诞生以来，机器人的开展已经普及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。
近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人们的生活方式。
人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。
随着科学技术的开展，机器人的感觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。
视觉的典型应用领域为自主式智能导航系统，对于视觉的各种技术而言图像处理技术已相当兴旺，而基于图像的理解技术还很落后，机器视觉需要通过大量的运算也只能识别一些构造化环境简单的目标。
视觉传感器的核心器件是摄像管或CCD，目前的CCD已能做到自动聚焦。
但CCD传感器的价格、体积和使用方式上并不占优势，因此在不要求清晰图像只需要粗略感觉的系统中考虑使用接近觉传感器是一种实用有效的方法。
机器人要实现自动导引功能和避障功能就必须要感知导引线和障碍物，感知导引线相当给机器人一个视觉功能。
避障控制系统是基于自动导引小车〔AVG—auto-guide vehicle〕系统，基于它的智能小车实现自动识别路线，判断并自动避开障碍，选择正确的行进路线。
使用传感器感知路线和障碍并作出判断和相应的执行动作。
该智能小车可以作为机器人的典型代表。
它可以分为三大组成局部：传感器检测局部、执行局部、CPU。
机器人要实现自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，感知导引线和障碍物。
可以实现小车自动识别路线，选择正确的行进路线，并检测到障碍物自动躲避。
基于上述要求，传感检测局部考虑到小车一般不需要感知清晰的图像，只要求粗略感知即可，所以可以舍弃昂贵的CCD传感器而考虑使用价廉物美的红外反射式传感器来充当。
智能小车的执行局部，是由直流电机来充当的，主要控制小车的行进方向和速度。
单片机驱动直流电机一般有两种方案：第一，勿需占用单片机资源，直接选择有PWM功能的单片机，这样可以实现准确调速；第二，可以由软件模拟PWM输出调制，需要占用单片机资源，难以准确调速，但单片机型号的选择余地较大。
智能循迹小车详细制作过程
（穿山乙工作室）三天三十元做出智能车基本设计思路：1.基本车架（两个电机一体轮子+一个万向轮）2.单片机主控模块3.电机驱动模块（内置5V电源输出）4.黑白线循迹模块0.准备所需基本元器件1）.基本二驱车体一台。
（本课以穿山乙推出的基本车体为例讲解）2）.5x7cm洞洞板、单片机卡槽、51单片机、石英晶体、红色LED、1K电阻、10K排阻各一个；2个瓷片电容、排针40个。
3）.5x7cm洞洞板、7805稳压芯片、红色LED、1K电阻各一个；双孔接线柱三个、10u电解电容2个、排针12个、9110驱动芯片2个。
4）.5x7cm洞洞板、LM324比较器芯片各一个；红外对管三对、4.7K电阻3个、330电阻三个、红色3mmLED三个。
一、组装车体（图中显示的很清晰吧，照着上螺丝就行了）二、制作单片机控制模块材料：5x7cm洞洞板、单片机卡槽、51单片机、石英晶体、红色LED、1K电阻、10K排阻各一个；2个瓷片电容、排针40个。
电路图如下，主要目的是把单片机的各个引脚用排针引出来，便于使用。
我们也有焊接好的实物图供你参考。
（如果你选用的是STC98系列的单片机在这里可以省掉复位电路不焊，仍能正常工作。
我实物图中就没焊复位）三、制作电机驱动模块材料：5x7cm洞洞板、7805稳压芯片、红色LED、1K电阻各一个；双孔接线柱三个、10u电解电容2个、排针12个、9110驱动芯片2个。
电路图如下，这里我们把电源模块与驱动模块含在了同一个电路板上。
因为电机驱动模块所需的电压是+9V左右（6—15V 均可），而单片机主控和循迹模块所需电压均为+5V。
这里用了一个7805稳压芯片将+9V电压稳出+5V电压。
+9V这是工作室做的电源+驱动模块，仅作参考四、制作循迹模块材料：5x7cm洞洞板、LM324比较器芯片各一个；红外对管三对、4.7K电阻3个、330电阻三个、红色3mmLED三个。
LM324电压比较器工作原理：该芯片内部有四组比较器，原理就是反相输入端Vi—与同相输入端Vi+的电压进行比较，若Vi+大于Vi—则比较器的输出端OUT输出高电平+5V；若Vi+小于Vi—则比较器的输出端OUT输出低电平0V；TCRT5000红外对管工作原理：工作时由蓝色发射管发射红外线，红外线由遮挡物反射回来被接收管接收。
循迹避障智能小车设计
循迹避障智能小车设计一、硬件设计1、车体结构智能小车的车体结构通常采用四轮驱动或两轮驱动的方式。
四轮驱动能够提供更好的稳定性和动力，但结构相对复杂；两轮驱动则较为简单，但在稳定性方面可能稍逊一筹。
在选择车体结构时，需要根据实际应用场景和需求进行权衡。
为了保证小车的灵活性和适应性，车架材料一般选择轻质且坚固的铝合金或塑料。
同时，合理设计车轮的布局和尺寸，以确保小车能够在不同的地形上顺利行驶。
2、传感器模块（1）循迹传感器循迹传感器是实现小车循迹功能的关键部件。
常见的循迹传感器有光电传感器和红外传感器。
光电传感器通过检测反射光的强度来判断黑线的位置；红外传感器则利用红外线的反射特性来实现循迹。
在实际应用中，可以根据小车的运行速度和精度要求选择合适的传感器。
为了提高循迹的准确性，通常会在小车的底部安装多个传感器，形成传感器阵列。
通过对传感器信号的综合处理，可以更加精确地判断小车的位置和行驶方向。
（2）避障传感器避障传感器主要用于检测小车前方的障碍物。
常用的避障传感器有超声波传感器、激光传感器和红外测距传感器。
超声波传感器通过发射和接收超声波来测量距离；激光传感器则利用激光的反射来计算距离；红外测距传感器则是根据红外线的传播时间来确定距离。
在选择避障传感器时，需要考虑其测量范围、精度、响应速度等因素。
一般来说，超声波传感器测量范围较大，但精度相对较低；激光传感器精度高，但成本较高；红外测距传感器则介于两者之间。
3、控制模块控制模块是智能小车的核心部分，负责处理传感器数据、控制电机驱动和实现各种逻辑功能。
常见的控制模块有单片机（如 Arduino、STM32 等）和微控制器（如 PIC、AVR 等）。
单片机具有开发简单、资源丰富等优点，适合初学者使用；微控制器则在性能和稳定性方面表现更优，适用于对系统要求较高的场合。
在实际设计中，可以根据需求和个人技术水平选择合适的控制模块。
4、电机驱动模块电机驱动模块用于控制小车的电机运转，实现前进、后退、转弯等动作。
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组装：（I/O连接时参考程序I/O定义）
二、软件
1.用keil3对单片机进行程序编写。 2.用AVR fighter 进行程序烧写。
keil主页面：
AVR fighter主页面：
最后：
在跑道上进行调试。
谢谢！
、103电位器：
特点： 1.10k电阻可调。 2.使用简单。 （就是一个10k的可调电阻）
传感器模块电路图：
电路图：一路传感器（一共5路）
主控模块：
单片机最小系统 基本结构组成： 单片机底座 数据下载底座 自锁开关 排阻 LED 晶振电路 复位电路
驱动模块：
1.直流电机 2.L298N电机驱动模块 （4路输入4路输出）
光电智能循迹小车制作
12级自动化2班 河南理工大学万方科技学院 焦腾飞（学号：1216306xxx） 杨文涛（学号：1216306xxx）
作品简介：
智能小车以51系列单片机为核心控制，应用L298N驱动 直流电机，采用ST188红外光电传感器对小车进行循迹控 制。 小车通过红外传感器获取地面黑线信息，将采集到的 信号送给单片机，通过单片机分析，控制小车两侧直流电 机，利用小车左右两侧电机的转速差进行转向（转大弯、 转小弯）或直走，进而实现小车黑线路线路前进。
、ST188光电传感器：
特点：
1.采用高发射功率红外发光二极管 和高灵敏度光电晶体管组成。 2.检测距离可调范围大，4-13mm 可用。 3.采用非接触检测方式。 （AK发射，CE接收）
、LM393:
特点： 1.含有两路电压比较器。 2.消耗电流小， ICC=0.8mA； 输入失调电压小， VIO=±2mV； 3.输出与TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容；
制作目的：
通过一个完整的单片机系统设计制作，来提高自己单 片机实际应用能力（软件编程硬件电路设计相结合），提 高自己的动手能力，解决实际问题的能力。
小车组成：
一、硬件 二、软件
一、硬件
硬件
传感器模块 （收集数据）
主控模块 （处理数据）
执行模块 （电机驱动）
硬件模块：
1.传感器模块：
1.ST188反射式光电传感器 2.电位比较器LM393 3.103可调电阻